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  • 2022-04-22 11:32:29 发布

基于lca的aao与ao污水处理工艺比较

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'乂至穗乂葦DALIANUNVOFTECHNOLOGYIERSITYI福脚±享恆巧又MASTE民ALDISSERTATION幽基于LC乂的AAO与AO污水处理工艺比较工程领域_____巧壁主&作者姓名站__配指导教师—__徐___凌_—II邀壁2015J2答辩日期¥_1J 专业学位硕±学位论文基于LC乂的乂AO与乂0污水处理工艺比较ComparisonofAAOandAOSewageTreatmentProcessbasedonLCA:作者姓名KM工程领域:环境工程学号:41318005指导教师:徐凌副教授完成日期15年12月5日:20大么巧义乂緣Dalia打UniversityofTechnology 大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中己经注明引用内容和致谢的地方外,本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果,也不包含其他己申请一学位或其他用途使用过的成果。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目:某于LCA的AAO与A0污水处巧王烹比较日,i>:年一月八日作者签名:期:马叫 大连理工大学专业学位硕±学位论文摘要一污水处理是项环保工程,是将含有高污染物的污水经过处理达到排放标准后排一放,减少了污染物的排放量,保护了水环境。同时,污水处理又是项高能耗的工程,需要消耗大量的能源,还可能产生二次污染,比如恶臭、噪声和污泥等。传统的评估和选择污水处理工艺的方法,未能充分考虑不同工艺对环境产生的总负荷,仅仅在技术和经济方面进行考虑和比选一,也具有定的局限性,无法做到W全面的环境负荷去评价城市污水的污染问题一。本文拟通过分析案例污水厂改造前后的工艺参数变化,尝试建立种较全面的比较和评估污水厂污水处理工艺、方案的方法。生命周期评价A一(LC)是种新兴的、具有生命力和发展前景的环境管理工具,在国际上备受关注,正在越来越多地被应用到各个领域。本文选用生命周期评价的方法,借助GaBi软件的辅助,对案例污水处理厂改造前的A/0工艺和改造后的A/A/0工艺进行,A工艺中来自富营养化生命周期的比较分析得出结论:案例污水处理厂改造后的A//0潜力和海洋水生生态毒性的环境影响要明显低于改造前的A/0工艺,而来自非生物枯竭因子、非生物消耗化石燃料、酸化潜力、淡水水生生态毒性、人类潜在毒性和潜在生态毒性的环境影响略低于改造前的A/0工艺,,来自全球变暖潜能同时、臭氧层损耗潜力和臭氧层创造潜力的环境影响略高于改造前的A/0工艺,。在所研究的环境影响类别中来自海详水生生态毒性的环境影响贡献最为显著,且环境影响的贡献值A/A/0工艺低于A/0工艺;其次是全球变暖潜能的环境影响贡献略高,且改造前后没有显著变化;其它环境影响类别的环境影响贡献很小。通过对两种工艺的比较和分析得知,改造后的A/A/0工艺优于改造前的A/0工艺。一为了进步减少污水处理厂的环境影响,使得其对环境造成的影响更小,提出改善建议:,也实现节能降耗,可W采用根据溶解氧实时调控曝气量污水处理厂实现减排的同时,,减少其所带来的环境负荷使用水源热累等方式节约用电,尽可能地减少电能的消巧;同时,化学药剂的采购和使用应尽量高效,W减少化学药品的用量,减少其所带来的环境负荷;尽可能地增加污水回用量,节约用水,W增加其环境正效应:在有条件的情况下,尽量考虑污泥厌氧消化能源回用W及污泥N、P的回收,尽可能地减少能源和资源的消耗,带来环境正效应。A0工AAO工GaBi关键词:污水处理;艺与艺比较;生命周期评价;--1 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较ComarisonofAAOandAOSewaeTreatmentProcessbasedonLCApgAbstractWas化watertreatmentisane打vironmentalrol:ectionenineerinaimin化reduce化epgggemissionofollutantsandrot;ectenvironmentbmakinexceedinsewaeachievet;heppyggg*memissionstandardaftertieatem.Howeversewaedisosalisalsoanheavy,gpener-consumtionroectwhichconsumeslareamountsofelectricenerandmagypp,jggyyroducesecondarollutionsuchasstenchnoise,sludeetc.Asforthecaseinthisarticle,,pyp,galthouhtheuradetheoriinalA/0rocesstotheA/A/0rocessmakintheeffluentgypggppguatmrovedtoAstandarowerconsumtonandsudeiscresureatthesameliyidildhaqp,ppggg*t.Tiltttltttthrouhimeaditionalevauaiona打ddisposalofwasewaerhasimiaions化atfaUoglyconsiderthetotalloadofthedifferentprocessontheenvironme打t,o打]yintermsoftechnicalandeconom.ic巧eldsEnvliltLCAiinitlironmentaloadlfecceassessmensanemer,valanddeveoiny()ggpgenvironmen化1administratio打tool,whichattrac化dmuchattentionintheworld,increasinglybeinad.Ilfelllied化variousfiels打化isaerweuseicceassessmentanasistocomaregpppp,yypsewaetreatmentofA/0withmodifiedAJA/0afterrenovationwiththeaidofauxaraBigiliyGsoftware,weconcludedthat.了heenvironmentalimactofeu化ohicatio打otentialandMarinepppauaticecoloicaltoxicitfromA/A/0rocessissinificantllowerthanA/0rocessbeforeqgypgypthecsewaetreatmentlantmodimlasegpificationandtheactofnonivinfactorsofthedried,pg-tofunonilsacfictttialsttocallivinconsumionfossfuelidiaionoenfrehwaerauaicecolip,gp,p,qghumitoxicitano化打tialt曰xicitandenvironme打化1o化ntialecoloicaltoxicitisslhtly,pypgygylowerthantheA/0processbeforemodificationandatthesametimetheimactoft;he,,po化ntialoflobalwarminozonelaerdeletionotentialandtheozonelaerbeforepgg,yppycreatingtheotentialisslihtlhiherl:hant;he化ansformofA/0rocess.TheenvironmentalpgygptlimpactofMari打eaquaicecoogicaltoxicityhas化emostsignificantcontrib山ionamong化eenvironmeWalimpactcat;egoriesofthestudy,andthecontributionofenvironmen化1impactvalueA/A/0rocessislowerAantheA/0rocessFollowed化eenviro打mentalimactofpp;pteobailiilhlwanninokntacontrbutontoaslihthiherandnosinificantchanesglgpgyg,ggbeforeandafterl:hemodification;Otherenvironmen化1impactcategoriesofenvironmentalimpactcontributionisverysmall.Bythecomparingandanalysisoftwokindsofprocess,modifiedA/A/0processisbetterthanA/Orocess.Inordertoreducethesewaetreatmentlantoftheenvironmentalpgpimactutsforwardimrovinsuestion:sewaetreatmentlantsshouldsaveenerandp,ppggggpgyII 大连理工大学专业学位硕±学位论文*consumionbheiiemi巧ionreducionForexamlirieduceptyttmeachievngt.penorde化,heenv-reduceitsbringstironmentloaditcanbeusedaccordin)therealtimecontrolair,gtedi巧olvedoxyge打oruseofwatersourceheatpump化saveelectricity;Atthesametime,也echemicalspurchaseanduseshallbeeffectiveasfaraspossible,toreducethedosageofthechemicalsInordertoincreaseitsenvironmentaleffectincreasethedosaeofsewaebackas;,ggfarasposs化le;Inordertoreducetheconsumptionofe打ergyandresourcesasmuchaspossible,trytoconsiderthesludgeanaerobicdigestionenergyreuseandrecyclingofsludgeNPintheconditionalcasebrintheenvironmenteffectimact.,^gpKeyWords:Sewagetreatment;ComparisonofAOandAAO;LifeCycleAssessment;GaBi--III 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较目录I摘要AbstractII11绪论11.1研究背景和意义.12LCA的起源与发展21.2.1生命周期评价的起源21.2.2生命周期评价的发展2133.LCA的定义及技术框架,1.3.1LCA的定义31A的原则4.3.2LC和技术框架14LCA的国内外7.研究进展.411.国外研究进展71.4.2国内研究进展8a1.5GBi软件分析工具91.5.1GaBi软件及其数据库91.511.2GaBi软件组成2案例污水处理厂概述18218.案例污水处理厂A/0工艺介绍12.2案例污水处理广A/A/0工艺介绍192.2.1预处理阶段202.2.2生物处理阶段202.2.3鼓风机房212-2.4二沉池212.2.5化学药品添加212.2.6深度处理212.2.72污泥脱水累房13A/0工艺和A/A/0工艺的生命周期影响评价2313.研究目的和范围的确定2313.1.研究目的。33丄2功能单位23丄3范围确定23 ̄V-I 大连理工大学专业学位硕±学位论文325.2清单分析532.2.1数据获得3.2.2A/0工艺与A/A/0工艺污水处理各阶段清单分析253.2.3两种工艺清单的GaBi软件输入29333.3生命周期影响评价3.3.1A/0工艺与A/A/0工艺生命周期影响评价分类333///33.3.2A0工艺与AA0工艺生命周期影响评价特征化3.3.3A/0工艺与A/A/0工艺生命周期影响评价标准化364A/0工艺和A/A/0工艺生命周期影响评价结果比较404140.案例污水处理厂的出水回用4.2A/0工艺和A/A/0工艺的特征化结果比较424/0工艺与A/A/0工艺标准化结果比较分析44.3A结46参考文献470致谢5大连理工大学学位论文版权使用授权书51--V 大连理工大学专业学位硕±学位论文1绪论1.1研究背景和意义污水处理厂是现代城市中市政工程基础性建设的重要组成部分,是解决城市水污染问题的重要工程。污水处理将水中高浓度的污染物(COD、BOD、TN、TP等)进行分离、分解转化成低浓度并达到排放标准的污染物或无害、少害(N2、C〇2等)、易于处置的物质,实现城市工业和生活废水的达标排放,对保护城市及周边区域的水环境质量和人群W健康起到了非常重要的积极作用。一同时,城市污水处理也是高耗能产业之。传统的污水处理是W消耗大量的资源、P]能源和产生二次污染为代价的,比如在污水处理中生物处理或者累的使用等会消耗大,污泥絮凝量的电能,产生噪声污染和臭气污染、碳源不足或者化学除磯等需要投加化学药剂,污泥的减量化、无害化处置需要消耗电能、燃油或者占用±地,而这些在增加,都会对环境产生负效应影响了污水处理运营成本的同时。我国的经济快速增长、人口持续增加,新、改扩建各类规模的污水处理厂的数量也在不断地增长,要建设污水处理厂就需要征用±地,消耗原材料和能源,要维持污水处理厂的正常运转,同样需要消耗大量的能源。而这些从环境保护的角度进行分析,是不可持续的。传统的评估和选择污水处理工艺的方法,未能充分考虑不同工艺对环境产生的总负一荷,仅仅在技术和经济方面进行考虑和比选,也具有定的局限性,无法做到W全面的3]I环境负荷去评价城市污水的污染问题。因此,城市污水处理厂需要寻求绿色低碳循环一发展的新方式,需要采用种更全面更有效的评价方法对其进行环境效益的评价。一生命周期评价LCA是种新兴的、具有生命力和发展前景的环境管理工具,在国()一际上备受关注。现已成为IS014000环境管理体系中的个重要步骤,同时还是环境标4-8[]志计划和清洁生产实施的重要基础,正在越来越多地被应用到各个领域。LCA是对一一套工艺或者一种产品、项行动过程进行环境负荷的评价,通过对资源、能源的使用W及环境排放的识别和量化,获得其对环境产生的影响,W寻求改善这些环境影响的机会,并考虑如何利用这些机会A/0工艺和A/A/0工艺是污水处理中比较常用的工艺方法。本文的研究目的是依据现有污水处理厂生命周期评价的目的和研究范围的技术框架,查阅并分析国内外相关的文献和标准材料,站在生命周期的角度,yA大连大开污水处理厂为案例,根据该厂进行升级改造前的A/0工艺和改造后的A/A/0工艺的具体情况,收集、检测和归纳污水处理工艺过程中的各项数据资料,对巧资源,、能源消耗等环境效益进行比较和评价为新、-1 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较改扩建城镇污水处理厂的工艺设计一、方案比选和运营管理提供种优化的理论选择与巧价的工具,此外,也为城镇污水处理厂的节能降耗提供可行的技术参考。1.2LCA的起源与发展11.2.生命周期评价的起源60年代末,美国中西部资源研究所针对美国可曰可乐公司生产可乐的饮料罐包装瓶一"",进行了项名为资源与环境状况分析的比较研究。该研究比较分析了不同原材料的饮料罐,从最初的原材料采掘,到最终的废弃物处理处置,全生命过程对环境产生一全生命过程即为生命周期的影响。这,它包括了产品从摇篮到坟墓的整个生命过程。该研究定量评价比较了不同饮料罐对自然资源和能源的消耗,W及对周围环境的污染排放,从而确定了环境影响最小的饮料罐包装瓶。最终使得可口可乐公司改变了原有的玻璃瓶的可乐包装,更换为塑料瓶包装。该研究解开了生命周期评价的序幕,奠定了美国一,欧洲、日本等国家的研究机构当今生命周期清单分析的基础。随后,相继展开了系列诸如此类的有关包装品的比较的研究。1.2.2生命周期评价的发展接下来的70、80年代,上述研究机构将生命周期评价的方法应用到了废弃物的管一理中,系列的方法论。同时,研究机构们还更深入地研究了资源并发展了、能源的消耗和环境排放的潜在影响。其中,苏黎世大学的冷冻工程研究所,从生态保护和环境评价的角度,eiden大学环境部的数据库,对生命周期评价的方法采用荷兰L,进行了较为系统的研究。该研究对生命周期评价领域的开创,起到了决定性的作用。80、90年代,全球的环境问题日益恶化,人类的环境意识不断増强,可持续发展的一概念被提出并得到了普遍地认可,。生命周期评价作为种对环境影响的评价方法得到了较多的关注、应用和发展。"1989年,产品生命周期的概念被首次提出。荷兰的规划与环境部,针对原有的末"端控制的环境政策,提出了产品生命周期的概念,即制定面向产品的,从产品原材料的采掘、产品的生产、消费到最终产生的废弃物的回收、处理和处置的所有环节的环境""政策,这也是今天链管理管理模式的前身。同时,该机构还提出了对生命周期评价的数据进行标准化。1990年,生命周期评价的概念被国际环境毒理学与化学学会SETAC在关于LCA()一的国际研讨会上首次提出。次年,第个有关生命周期评价清单数据库得商业化计算机-2- 大连理工大学专业学位硕±学位论文软件被瑞±联邦材料研究测试实验室开发出来,这大大方便了生命周期评价工作,为生命周期评价的进一步发展奠定了基础。一一1992年,为了统生命周期评价方法的定义,并进步地促进生命周期评价方法的研究发展,国际环境毒理学和化学学会组织英、法、德、日、瑞等国的进行生命周期评价研究的科研机构,,专口成立了研究工作小组,对生命周期评价的定义、研究方法等一进行了交换、协调和统。此后,国际环境毒理学和化学学会出版了关于生命周期评价一-的纲领性指南生命周期评价纲要:实用指南。在指南中,国际环境毒理学和化学学会提出了生命周期评价方法的基本框架,包括目标与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释四个步骤,W及各个步骤之间的联系和进行方式,这为之后生命周期评价工作的进行提供了原则与框架的设定准则。一1997年W后,生命周期评价方法被广泛应用并走向成熟阶段,出现了系列有关生[^命周期评价方法的环境管理方法学,被国际标准组织命名为IS014000系列标准。一总之,,,生命周期评价正在稳步发展和不断完善并越来越受到人们的重视是项具有生命力和发展前途的管理工具。1.3LCA的定义及技术框架1A的.3.1LC定义在生命周期评价方法的起源,、发展和成熟的过程中各个国家的多家研究机构都对生命周期评价做出了定义,其中,比较权威并被大众所认可的定义,分别来自国际环境毒理学和化学学会和国际标准化组织(IS巧。"一来自国际环境毒理学和化学学会的定义是:生命周期评价LCA是()种通过对产品,、生产工艺W及活动所造成的环境压力进行辨认、识别和量化的评价它贯穿于产品、工艺和活动的整个生命周期,,包括原材料的开采和加王产品制造、运输W及销售,产品的使用、再利用和维护,废物的循环回用和最终处置。其目的是评估能源和物质的使"用W及废物排放等对环境的影响,寻求改善环境影响的机会,W及如何利用这种机会。"一一来自国际标准化组织的定义为:汇总和评估个产品(或项服务)体系在其整个"生命周期内的所有的输入与输出所造成的潜在环境影响的方法。总结其共同点,生命周期评价是对产品、过程进行规范化界定后的环境评价,其特—点是强调其全面性,体现在时间上它是从摇篮到坟墓的评价,;体现在空间上它包括了所有的输入与输出得环境影响和负荷,包括了资源与能源的消耗W及所有可能产生环境影响的污染物的排放。-i-: 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较1.3.2LCA的原则和技术框架生命周期评价按照其评价原则,可W分为四个步骤:目标和范围的确定、、清单分析环境影响评价和结果解释,这四个步骤是相互联系的,并且可W依据其范围界定是否合レ适、清单数据是否全面、环境影响大小ッ及政策制定的需要等不断重复,循环进行。目4]前,,比较受认可的由国际环境毒理学和化学学会提供得技术框架…,如图1.1所示。^生命周期评价框架:,直接应用产品的设计和巧进目标和范围^[的确ir!决策的制巧 ̄^*i2pii-Jl----——果公共政策的制定「I清单分析;解.^'T-T—巧场应用Z一其他「影响评价7]图U生命巧期评价的步驟及其相互联系Fig.1.1Thestepsandconnectionoflifecycleassessment(1目的和范围的确定)在生命周期评价开始前一,应先对生命周期评价的对象有个宏观上的把握,确定生命周期评价的意图,并据此判断生命周期评价的可能研究结果和原因,在此基础上,尽,包括原材料的选择,量详细、具体地列出生命周期评价的过程、能源的输入基本流的流程设计,污染物的排放等,最后再据此界定研究对象的研究范围。一研究目的和范围的确定是生命周期评价的第步,目的和范围的选取应适当,选取的过小得到的结论会缺乏可靠性,而选取的过大又会增加后续工作的复杂性。需要指一出的是,生命周期评价是个反复的过程,有时会根据需要对已经选取的评价目的和范围进行修改,这是允许的也是必要的。目的和范围的确定一,是整个生命周期评价过程中,最重要的个环节。其核必内容包括:系统的边界的确定、功能单元的确定、重要条件的假定和限制条件的说明等。W上条件的确定,是进行两个系统生命周期评价比巧的基础。巧中,系统边界应该包括整-4- 大连理工大学专业学位硕±学位论文个生命周期过程中所有的过程,还需要对空间和时间的系统边界进行定义,同时,并据此描述所研究系统的功能。2LCA清单分析()LCA清单分析是生命周期评价的基础。对研究对象进行清单分析,需要将收集到的一关于研究系统的数据进行分类,并列出清单表。清单分析的数据般分为两大类:输入流和输出流。其中,输入流指投加到产品生产、工艺流程各个阶段的物料、资源和能源;输出流是指,产品生产、工艺流程各个阶段的环境排放(包括废气、废水和固废等)、中间产物和副产物一。清单分析是个量化过程,它量化了所有的输入和输出的基础流,并将它们归纳、整理、计算,其计算结果可W直接用来指导实践应用。此外,清单分析阶段,也需要进行重要条件得假定和限制条件得说明,特别的,当案例中有数据缺失时,应该就缺失原因进行说明。目前,在生命周期评价的组成框架中,清单分析是发展得比较完善的一步。LCA清单分析,现已较多地应用于各类工艺流程的比较分析、产品的环境效益的比较分析和评估、材料的环境影响比较分析和选择,从及政策制定等方面的参考。清单分一析是个数据收集的过程,需要收集的数据包括研究系统所有的能源和物质的输入和输一出,,在生命周期评价的各个步骤中是耗时最长的个阶段。此外,清单分析还需要对收集到的数据按照其数据特点和预先设定的计算规则进行计算,给出计算结果,用于下一步影响评价的分析。LCA清单分析的主要程序包括W下阶段:首先是对清单数据收集的准备,确定研究系统的边界,列出各个阶段的输入和输出;对所需要收集的各个阶段或者子系统的输入与输出数据进行收集;对已收集的数据进行整理、核实其完整性和有效性,:将收集到的数据与各个流程子系统进行关联与清单分析的功能单位进行关联;根据清单分析的初步结果,对研究系统的边界进行调整,重复;根据调整后的系统边界清单分析的过程。由LCA清单分析的主要程序可知一,LCA清单分析是个反复的过程,在通过清单分析对研究系统进行数据收集的过程中,我们对研究系统边界的选定会有新的认识和新的要求一,同时,清单分析的数据是具有定局限性的,通过系统边界的调整,可W对清单数据进行核实。3LCA影响评价()LCA影响评价,是根据清单分析结果中提供的输入输出数据清单,对工艺流程、产品系统的整个生命周期进行环境影响的评价、评估和比较的过程。LCA影响评价是整个一生命周期评价的核也内容,也是生命周期评价最难的个部分。'-5- 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较一一LCA影响评价是对清单分析数据结果的种处理方式,是种对所研究的研究系统的环境的影响负荷结果的合理预期。对工艺流程、产品等进行LCA影响评价,不是对产品、工艺流程在其整个生命周期中发生的实际环境影响进行描述是将不同的环境;而影响进行分类,再把LCA清单分析中物质和能源消耗输入与输出过程的数据,分配到各个相应的环境影响类别中,然后通过特征化、标准化的方法,对各项输入和输出所造成的环境影响进行量化,,从而比较分析其优劣并可W根据影响大小,提出减轻其环境,影响的合理建议和措施:LCA,。由此可见影响评价是预先设定了影响因子并假定其存在环境影响,再利用这些影响因子代替实际的环境影响,对产品、工艺流程的生命周期过程进行比较和评价。美国环境毒理学与化学学会把影响评价的步驟分为H步,包括分类、特征化和标准化。分类:分类是对LCA清单分析中所得到的输入与输出数据按照其所造成的环境影15[]响划分类别。通常,生命周期评价的环境影响包括兰大类:资源和能源消耗、生态环一境影响和人体健康影响。每大类环境影响,再分为诸多子类的环境影响:。比如资源和能源的消耗分为非生物枯竭因子(ADP巧和非生物消耗化石燃料(ADPF);生态环境影响分为富营养化潜力(EP)、臭氧层损耗潜力(ODP)、全球变暖潜能(GWP)、酸化潜力(A巧等体健康影响分为人类潜在毒性HT。:人(巧等一一一特征化:特征化是将同环境影响类别中的不同物质转化为个统的单元,W增,方便对清单数据进行量化比较加不同影响类型数据的可比性。首先,特征化需要选择一,然后在生命周期评价分析工具的辅助下种衡量环境影响的方式,将LCA清单分析的数据W及各种输入和输出流,转换为相同形态或者相同单位的贡献量,再分配到不同的环境影响指标中,可。通过特征化W比较两种产品、工艺流程在各个分类的环境影响指标的大小,从而为最终的选择提供参考。,标准化:对于不同的环境影响类别其环境影响的严重性不同。标准化按照各个影响类别对环境影响严重性的相对大小,,对不同的环境影响类别进行赋权结合特征化的结果和权重,得到环境影响的整体水平。从而,标准化可W使各影响类别环境影响的相一一对大小更加明确。标准化是给出种衡量环境影响的方式,给出个让各个类别的环境一影响的相对贡献的大小可tU在同尺度下衡量的参考标准。比如:某个污水处理工艺在一天或某一特定的时间段造成的环境影响。由于各类环境影响的影响因子所造成的环境,需要根据各类环境影响的严重性大小,影响的严重性不同,对其进行权重赋值后排序即赋予各影响类型不同的权重,把所赋予的权重值同各个影响类别的分值相乘,计算其,总的环境影响水平从而对产品,、工艺的生命周期环境影响进行评价比较。目前关于-6- 大连理工大学专业学位硕±学位论文一权重賦值的具体方法,存在些较有争议的因素,比如政治、地域、社会、伦理和价值一取向等,在国际上尚无统的标准与解释。4LCA结果解释()LCA结果解释是生命周期评价的最后一个阶段,通过对前几个阶段的分析形成结论一并提出建议和不足,。LCA结果解释是个系统的过程是对产品、工艺的整个生命周期阶段的解释,同时,结果解释还要满足研究目的与范围中所规定的要求。此外,LCA结一一果解释是个反复的过程,需要通过不断的修改和细化系统边界和清单来进步完善生[W命周期结果。LCA结果解释的过程包括:识别LCA清单分析结果和LCA影响评价结果中,对环境造成重大影响的影响因素;检验LCA清单分析数据和LCA影响评价结果的完整性、一LCA敏感性和致性,提;根据影响评价结果和对重大影响的影响因素的识别出合理化的改善性建议,从而,减轻其环境影响负荷或者择优选择环境影响比较小的产品、工艺或材料。其中,对环境有重大影响的重要因素的识别包括:对清单分析数据中输入与输出的识别;对各个环境影响类型贡献率大小的识别:对产生了较大环境影响的阶段的识别。通常,结果解释采用表格、柱形图等形式进行描述和识别,对产生重大影响的影响因素采用贡献率分析的方法进行识别一。贡献率是指:在生命周期评价的过程中,某处理过程、阶段对环境产生的影响结果,对LCA结果,占总影响结果的首分比。目前解释的理论和方法的硏究较少。14LCA.的国内外研究进展17](生命周期评价方法现已在国内外得到了广泛地发展和应用。相对而言,国外生命,而国内则起步较晚周期评价方法的应用领域更广,但也初具规模,并在不断地规范化和完善化。将生命周期评价的方法应用于污水处理厂的环境评价,国内外都有较多研究。1.4.1国外研究进展污水处理的原水,或者是工业污水和生,按照其来源可W分为工业污水和生活污水活污水成一定比例的混合水。相比较而言,国外对两类污水都有较多的研究,而国内对i[ii9]arare-生活污水研究较多。MgtaLundin哨日AnneMarieTillman选择了两种处理工艺,分别为W工业污水与生活污水的混合水为原水的污水处理工艺和W分离了生活污水的工业污水为原水得处理工艺,运用生命周期评价的方法,对两种工艺得环境影响进行了il比较Anne-巧I过对相同污水处理工艺MarieTillman、不同系统边界的生命周期评价;进行比较,得出,:适当地扩大研究系统的边界能够更全面、更具体得到对其环境的影--7 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较响口GCA;Limdin等喧用L方法比较了运用不同水处理技术的污水系统的环境负荷;DP1]ixonA.等利用LCA方法评估比较了芦韦床和曝气生物滤池工艺两种小型废水处理22工艺的环境负荷N[l.Vlasooulos对20条适合石油废水处理的工艺进行了生命周期评;p价和比较,并给出了降低其环境负荷的方法,比如:降低生产能耗、优选构筑物的材料等;OrtizM.等口]选择了两种处理工艺系统,分别是普通活性污泥法污水二级处理处理工艺和H级污水处理处理工艺,运用生命周期评价方法对这两种工艺进行分析和比较,指出;H级处理在增加回用水技术的同时,并未显著増加环境负荷。污水处理中会产生大量的污泥,而污泥中含有较多的病原体和重金属等,都会对环境产生负效应的影响,所W研究污水处理过程的环境负荷,还需要将污泥产生的环境影响考虑其中。一心]化学药剂的添加也会对环境产生定的影响,Beavis等选择污水处理厂中用于尾水消毒得不同消毒剂使用剂量作为研究对象,采用LCA的方法,对其化学药品加入量和生物固体产生量的环境影响进行了评价。此外,国外LCA还被应用于生态保护、城市未来水环境预测等领域。如LundinM.等口5]从生态可持续性得角度,对污水处理系统的生命周期评价结果进行分析,指出:污水处理不仅要减少水中污染物的排放,保护周谊水环境和人群健康,还应节能降耗,减APWlmudenaH少废弃物的产生,并恰当利用尾水.等选择了两种不同季节,干燥季节。和潮湿季节,利用生命周期评价的方法,分析比较了污水处理系统在两种不同季节的潜在环境影响,污水处理广环境影响的主要,指出:季节对污水处理系统的环境影响不大P7ah贡献,来自尾水的排放和污泥的处置。MgoubM.等框用LCA的方法对城市污水系PS1统的环境影响进行评价,提出了改善系统的可持续性的方案:SvenLimdie等,通过情景分析,对城市未来的人口数量和能源结构进行预测,并采用生命周期评价的方法预测了悉尼市2021年水环境系统的环境影响,指出:应较多地关注能源的结构组成和污水处理化学药品的优选。1.4.2国内研究进展国内在将口9-WLCA应用于污水处理厂的环境负荷研究方面做了很多的工作。陈郁等对污水处理技术LCA的基本概念进行了初步定义和探讨,主要包括污水处理系统的定义,污水处理厂生命周期系统边界的确定,污水处理工艺的功能单位的确定等,其中,对污水处理厂的生产运行阶段进行了重点分析。国内对污水处理厂的生命周期评价着重于对污水处理厂从施工建设、运营维护到废32弃拆除的全生命周期的环境效益的评价和处理工艺的比较【]。如余建朋等对污水处理厂-8- 大连理工大学专业学位硕±学位论文得生命周期进行研究,,设定了其从施工建设、运行管理到报废拆除的生命周期系统边界采用生命周期评价的方法,对其生命周期系统边界内的各阶段产生得环境影响进行评价,和比较:普;并W重庆市两座不同工艺的小城镇污水处理厂为案例对两种工艺通活性污泥工艺和曝气生物滤池工艺进行生命周期评价的比较和优选,指出:从生命周期评价的角度口3],曝气生物滤池较普通活性污泥法具有比较显著的优越性。黄希望等对某A/A/0工艺城市污水处理厂的施工建设阶段和运行管理阶段的环境影响进行生命周期。评价的比较和分析孟繁宇等采用生命周期评价的方法,定量研究了哈尔滨某制药废水处理工艺废水处理全过程的环境影响负荷。吉倩倩等选择污水王级处理和再生利用全过程为研究对象,,,运用生命周期评价方法比较巧水再生利用前后对环境的影响指出:污水经再生利用后,产生了环境得正效益,大大减少了再生利用前的环境影响。37[]选择西安市某污水净化中也的水处理工艺为研究对象张琼华等,采用生命周期评价的方法,对其生命周期的全过程,即从其原材料的开采、加工,到污水处理厂施工建设、运行管理、废弃拆除,识别和量化分析其资源、能源的消耗和环境影响,指出:对二级处理的尾水进行深度处理,可W产生环境正效益。38此外[],国内在污水处理厂污泥处理的LCA也有研究。刘洪涛等^实际工程为例,=、采用生命周期评价的方法,分别对好氧发酵填埋和焚烧,这种目前国内主流的污泥处理工艺进行评价和比较,并分别从±地占用、温室效应、致癌风险和资源、能源消耗39[]等方面,对H种工艺的环境负荷进行比较分析。陈诗掛等采用生命周期评价的方法,综合分析比较了不同的污泥处理、处置方案,提出可减轻、改善环境影响的合理优化建议。总之,将LCA应用于污水处理厂的环境负荷的研究,国内外都做了很多的工作。一相比较而言,研究对象较单,主要停留在生活污,我国的污水处理厂LCA起步较晚水、污泥的单项评价和对现阶段污水处理工艺的比较分析。同时,从上述的研究状况的介绍中,生命,送些,可W看出周期评价在污水处理方面得应用正在不断地发展、完善研究、分析和比较,有助于进行污水处理厂同污水处理工艺的方案选择和决策、、探讨促进污水处理厂同污水处理工艺的创新。1i.5GaB软件分析工具1.5.1GaBi软件及其数据库LCA现已成为评价产品或服务等的潜在环境影响的常用工具,而环境过程往往非常一LCA,并且需要大量的清单数据做为支擇复杂迂回,这就使得个的模拟很困难。计算机和软件分析工具因此被采用,支持用户管理和编辑这些庞大的数据。生命周期评价-9- 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较体系的软件分析工具为用户提供了可W辅助进行生命周期评价的数据库,簡化了大量的计算,可使评价更加便捷,还可W帮助结构化模拟情境,展示工艺链,表现和分析结果。国际上对生命周期影响评价体系的研究己经投入了大量的人力和物力,目前非常有.影响力的生命周期评价软件有:SimaPro、GaBi、eBalance、MiLCA、DolTPro等。本文的生命周期评价过程将通过GaBi分析工具的辅助进行。GaBi软件是目前使用最广泛的一生命周期评估软件之。它可W辅助进行生命周期评价项目、碳足迹计算、生命周期工程项目(技术、经济和生态分析)、生命周期成本研究、原始材料和能流分析、环境应用功能设计、二氧化碳计算、,提供、基准研究环境管理系统支持等的清单计算和评价电能等能源消耗^及原材料消耗的数据库。本文选用的是G泌i5.0,1教育版其界面如图1.2所示。%G?孜Education定ii巧友;窥〔I货话£和阜连V芭机产iuiX1,燈a,轉#3气3?.1..—yGaBiSoftwareWelcometoGaBi?:.?"’翻‘'I'、":"?。"?wdaahase"EtotK片巧E巧加CElti加i:1。Pi’.cUty?Liikdlr}facbook|巧宜审iro:;:?cesesi與Ps1;"GdiSW1:Iom连接巧巧疾【—,FuanesjfeQtebLcw化:访巧巧约挖度画;k——"…、、^a.k…c""口…。細I。"川。。、6。,。"‘心:品‘","。品^l—>增JI'—rti!>J*Irrtwpctatoon{XtQob^vameerij(;pic〇〇。Referene.。。〇i;y——jfeas?Ifc就離热巧度'j早EducationatabaseC\ProgramData\PEInternation.d[.?:I締舶%方累法程巧糕與一六'11fif侈巧现脊的对象ifiI,A巧窮^活径^疫试旁i|I:1巧看巧果;费平巧亲_j图1.2GaB巧.0教育版界面F1..vig.2Thein化rfaceofGaB巧0educationersion--01 大连理工大学专业学位硕±学位论文GaBi的数据库:整合了各国相关研究单位与各国各产业界的清单数据库,包含了APME、IKP、Codes、BUWAL等数据库的内容,囊括了欧洲有关工业生态和包装材料的所有数据。同时,GaBi数据库分为生产技术和能源流与物质流两大项,可提供800种不同的能源与材料流程,,可W将流程进行层次化结合并自动计算复杂流程图:可W巧置显示各单元名称及流量,使生命周期流向结构清晰:可?较容易查找数据库数据或工艺流,W:可辅助进行冲击分析、敏感性分析和成本分析;可yx更改数据质量指数增强数据的可靠性。1.5.2GaBi软件组成GaBi软件分析工具生命周期评价的主要元素:方案Plans、工艺(Processes)、基()日aancesa.础流(Flow巧平衡表巧l,作为数据库的基础。GBiSO软件主要還辑关系模型如)图1.3所示。使用GaBi分析工具,用户可1^新建方案并在方案中设置工艺链,工艺间通过基础流来链接,方案也可W通过流连接到其他方案1.4。。如图所示平衡表包含有所有累积的输入巧输出流清单,并提供生命周期影响评价结果。-II 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较— ̄ ̄/^^//1流程流程5/流程/////流程2/,/流程4/////'\、-.-、'//\...//\\//\y/W/////'mm^'///,yfV,i\■""'-'y,I*■/?./1\V\/1..,\ZZHZy,'7'''''論程流程5"流程6/^/,4t/;^与//mm/\J'//,zzzV\/'流程/3^基础流//\//’‘V图1..3G化i50软件主要逻辑关系模型Fi.1.3MainloicrelationmodelofGabi5.0gg--12 大连理工大学专业学位硕±学位论文■1細脚AMW—Mk山I山山^i?a(换dp巧护tJ〇*XTws1。1^垃肋*屈<??舍口f_rJ巧I_RHCYCUEbatterhousinsPPyg()3G^Sij:口〇cv"ywWas!aT*h?,c*oc**ai?jowThervi:〇itrsishi'‘COUCCTaotf>〇tefAbA<?*ho?pi0aKt>(u:^sj9mv£t||j^^*5t?er>?<ld5olt??y??’>?>^1’;0k9巧MMq.^?巧"..!.*,'.?JP-*rmPo>?nitK/?:hidJPfbetmi■>vetgm?!&;々wd听巧aieneWb苗:*i?4es?sciap狂t-j^p如々?i。齡c峭、心1nu,'■Hbi班:OexvIlTeerdhnev|I^*?%0^1519^(?9iPcJytx〇py9wpPls(xp5^ritut&jfc?4dr?rl?,W£々\f0。fcg记觀叫一\\I,I/j’。々而V*Lr户//s…。\/.owl's\p:二Mca>Vndp/10.Ap?d<fcit\^9?饼戶?>T!/jJ换\/^tywAO.\'xA^^r?Sc0CharedSs?m_\>g/y■__-—^流工艺I14aBi图.G软件的主要元素组成F,4TheGig1.mainelementsofaBi研究者需要首先建立新的方案(plan,即在空白方案中单击右键,从中选取所需建)立方案的流程,如图1.5所示。G化i5.0软件中所包含的流程覆盖各类行业领域,有建筑工业,,还、工业制造、选矿、废弃物处置和运输等同时含有多种不同的能源和材料1.1流程。流程建立后,需要将基础流信息添加在流程内,界面见图6所示。图.6中基础流的信息为L:JlGabi软件中自带的TapWater流程。在基础流输入过程中,还需要注意:选择相应物质的同时还要明确物质的来源W及污染方式等。比如对于电力来说,Gabi数据库中包含了美国、中国在内的多个国家的电力流程,电力的生产方式也有混合发电、生物发电、风能发电等多种,其中,中国的电力结构如图1,.7所示。当所需的流程及其基础流的建立完成后各流程可W通过物质的输入、输出建立联系.8i5.0,W将各流程相互连接。图1显示的是G沈中已经完成的方案示例。--13 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较New--減拓巧?j.…,常^‘rQ後務,i.;巧护W!.t_八齡-i3i」口Q立K(戶)苗A爭ij!巧讀三NewSeleiN去cton:ewI二■?6?e:^:?**?,?,.:!\ ̄ 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大连理工大学专业学位硕±学位论文0-4%2-0%-.?wvwNwv、、、、K.'、、、、、、、、、vBMBtiji^'、溫0.1%.讀电.、漁發纖王。化!麵7%?燃煤?^:发电::::^篇工3%.一王王=煤气发电\。.㈱/■天巧气发电|:置:S电\、、‘-立、x—?.^—1图.7中菌电力结构Fi.1.7ElectriciMiofChigtyxnaSNEAK祀臥Tcito础ModelDONE5*技5巧IT朱!片KS?巧I1子5去〇*::比tr姑rinw&D£化晚DCcdPE部ygDE:D??lBKare^stvner巧.refiy巧’▼4‘■=■阵:。i■/re狂〇〇円Siwihtod'h一—EStei如erod巧护a〇:Trud巧P护:处巧口扣ep*DE:PerOppXB|H|^单,^<-巧Pm>'<单齡择,不里欄祐i!MjMbfMB础巧BendinXXCgJ\>>il^<单離程,不是<,r■rf说销牟(述程不是賊鄉£巧1?苗品3化:一/>图L8Gabi5.0软件方案示例Fi1.8abi0softwareluonsexamesg.G5*sotipl同时,,,除研究者需自行建立的方案流程外软件数据库中本身己提供多种工业流程一比如采矿、工业制造、物流等。方案建立完成的下步,是对方案进行环境影响评价。-在Gab.,cocator9i50软件中包含多种评价方法比如CML1996、EDIP1997、Eindi9、""CML2001、ReCiPe等环境影响评价模型。在操作界面的上方点击平衡表运算按钮,—-15 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较19软件会自动生成环境影响计算结果,如图.所示。研究者可W在右侧的输出中找到相应的评价方法下所得出的结果。该计算结果可W输出至Excel表格中进行后续的数据计算,,,。此图得出的结果为特征化后的结果同时研究者可W选择相应的标准化选项对数据进行标准化,如图1.10所示。巧*但巧)巧巧必巧巧〇〇工且(D断脚'-|邊3里i0卿平iii巧!哟?勢I口己臣肩]I‘名巧New?200Nov-身平■;b.09lICIATRAatReCPereOft+llLaAjl1(iiiUi巧糸?p|姐^p)ji||味J..里化大小巧丰齿回歯J里化大小巧图巧入货出旧巧行詞i单位術遣化0):SS^ZZZZ3怯風Ht净LCALCC為CI,苗^IL—>一V单巧的扣由吴巧入這仅视巧!胡巧乐jRlj_.._.站B:T。*^:??nlt;Qiics;墨Ecan??ieitaiAliti"Ct----os[EVR]5.6UOOT5.61!007---Muk?ttprxc*lS97EUR]J.15E017I.lSE017[--Prl2S0UjcttH/R).4E2.45E011En*Bvir?iui?llU—L1996;-t出啤;——H*??二J…-.?证K:T巧*?;--;;Pric.EUR4.66E0084.86E006C]|Ev*liintr?n*At%tcsJOIL1996jint-V ̄-CAL9idifttftlpS02£.6.0EOO7OI6,Acic?ionpoaiCa)化squi]l5.lE007uat*---Ctt?iHL96,Aqiccotoxieiypontikl(AETP)化cDCBEquv]1.的£〇说1.92E006。W-u 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大连理工大学专业学位硕-上学位论文'‘'‘:1将防坦圣立南邊|£^:'二宣正)!护—二__智>?呈平iH八〇;;x/冷!当可?口1回I3i巨1!傾Ie名碎Nw3?-^平巧巧-;ItllLC"CML2001(Nov.的寺LClAmAalReCiPe;"eort姐+|QlUp]&||g^巧入?热出-里化大小巧牢睦0?s化大小視田巧巧l^jfi^巧|全巧:辛位術巧化0强香皂韋nT:TTS栏屋垂ZZTZZ3 ̄j巧乂狂,:广墙rrt;*<?证R’T?pw*'jIQ—ttuititicsj;,iIJI'Ecenoa???tt?s-sscqii"uslr?*;.CBL2001扫.07,Alii!Is--CtEUE-5os[]CR.6U00TIL2001D*c.的C?n*?US,j;,,f.--?*rk*rictUS97[E俯]1Pc.OTEU25+3:.15E〇口lpj;CWL200*,CL200 ̄D07O25E-0Pri"巧VR].1?N1?c.triuftn.411,y-vi>?^Iron?cttii.州L2奶1D*c.07*ninnqauktes1,Jj-S重CHL.;CIIL2001D?c.的)Uth?rlftRds-i19961, 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̄ttt山I則L96,Fhooch*mic。oxidwpotnti*1江OCP)[kg£th?n?£qV.】1.03E0071.03£007-CML96icoo*icitot*nti*1订打FDCBEuiV.0.0^09810.000981I,c?typ)化gq];j*OIL2001.:[J__———^—S=sem4::ystem:SB.Syt.2015//2895230—''"'*■1.0Gab5.0图1i标淮化方法操作界面Fi.1.10Gabi5.0oerationin化rfaceofselections化ndardizedmethodgp--17 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较2案例污水处理厂概述本文研究的案例对象为大连某污水处理厂。该污水处理厂占地面积8公顷,服务面积约20万平方公里,总设计规模8万mVd。设计采用的处理工艺为A/0王艺,出水达—到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB-200218918级A标准后直接排海。后经升()级改造,设计规模扩大为10万mVd,,采用A/A/0加深度处理工艺其中4万mVd的出水作为回用水回用于市政灌概。、锅炉给水、化王用水等21A/0工.案例污水处理厂艺介绍污水处理厂改造前,污水处理采用二级处理,出水水质标准执行《城镇污水处理厂—89-污染物排放标准》GB1182002级A标准:具体工艺流程图如图2.1所示。()巧巧处理*IIIII进水—进水累房中格栅曝气沉巧化初沉池U:WIM?I1I1I—IIII—-——-—-——-I—————-———-—、rIItf']出射纖港毒二沉池 ̄ ̄AO生化池!IULIIIIIIIIII二巧处理2.图1案例巧水处理厂A/OX艺流程Fig.2.1A/0rocessflowdiagramofcasesewage化eatmentlantpp污水经中格栅预处理后,流经,进入曝气沉砂池,去除污水中粒径较粗的无机颗粒初沉池,再进入A/0生物池,最后经二沉池沉淀后排放。主要构筑物包括中格栅、提升粟房、沉砂池、初沉池、二沉池、污泥脱水间、污泥累房。主要设备情况如表2.1所示。--18 大连理工大学专业学位硕上学位论文'表2.1污水处理厂原有主要设备情况表Tab.2.1TheoriginalmainequipmentsofsewagetreatmentplantM‘设备名称序号单位数量1污水提升累房提升索台62中格栅间格栅台23沉秒池刮砂机台24初沉池半桥刮泥机台45生物池揽拌器台106二沉池全桥刮泥机台47污泥脱水间污泥脱水机台18污泥泉房污泥泉台59鼓风化房鼓风机5^2.2案例巧水处理厂A/A/0工艺介绍2.2所示污水厂改造后污水处理工艺流程图如图。原水经过预处理(粗、细格栅和曝气沉砂池),生物处理(A/A/巧和深度处理后通过紫外线消毒部分排海部分回用。主要构筑物包括:粗格栅、提升粟房、曝气沉砂池、A/A/0生物池、二沉池、深度处理单元、污泥脱水间和污泥粟房。19 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较〇巧70 ̄90%〇唯苗<之己已n气潭—■稳漏V紫枯I甜铺痛巧i'S气厌缺好配次巧凝型外‘10万tdSfSS?村川門d*1W0沉。氧載氧水提配沉滤线t^g賽思一井池升水淀池消*1閉牙SSf砂5池池3池1间房U池池L池累真池毒户'-内N流;Y淹^[-100300%W流扣泥50-100%慕累司厂I泥污房泥饼外担脱^剩余污泥甲■■一22.t/d15J錢沉淀污泥訖熟机池鱼J|_图2.2案例污水处理厂A/A/0工艺流程图Fig.2.2A/A/0rocessflowdiaramofcasesewaetreatmentplantpgg2.2.1预处理阶段一一目前污水处理厂设置粗,、细格栅各座污水提升粟房间。污水累站选用5台其(W=LH=20mW飞力中87k,6^/s,,145k1台备讯格兰富污水提升泉Q台污水提=3=1080m,18m升粟,Q/hH。一15m、2m、2m。设置曝气沉砂池座,分为两格,每格长宽有效水深为水平流3333=速¥0.081^5,7於力停留时间3111^。产砂量:30111八06111,供气量:0.2111空气/111mVhin。水,总气量:4667mVm空气由磁悬浮风机供给,与好氧池曝气共用风机。()2.2.2生物处理阶段巧置改良A/A/0生物处理池4组,每姐A/A/0生物处理池分为预缺氧区、厌氧区、-缺氧/好氧调节区和好氧区。每组设3台功率为37kW的CP537350川源混合液回流粟,工作==1台2台备用,各冢的技术参数为Q303L/s,H7m。生物池曝气气源来自鼓风机房12.4h,其各阶段停留时。曝气池的水力停留时间为==间比为缺氧:厌氧:好氧1.75:3.26:7.39。缺氧段,每组缺氧池安装4台功率N5-20- 大连理工大学专业学位硕王学位论文=--kW揽拌机,,攪拌机型号为MA5/12620480。厌氧段每组厌氧池安装3台功率N5kW--推流器,推流器型号为LEP5/4220042。2.2.3鼓风化房3=6m7:1220m/min。218化W曝气池水深,气水比为,总需气量为选台功率NAX=的TurboM,3台功率N185kW的GM25L28罗茨鼓风机2磁悬浮鼓风机,台磁=悬浮鼓风机工作,3台罗茨鼓风机备用,磁悬浮鼓风机和罗茨鼓风机的流量为Q1203m/min70kPa。,压力为2.2.4二沉池二=设置沉池5组,回流污泥系房1座。累房内设有2台功率N70kW污水粟,流=量为Q840L/s。22..5化学药品添加-60%,50%,投加剂量30m/L选用聚合氯化铅铁进行化学除磯除磯效率约g。实际运行中,只在改良A/A/0生物处理的除稱效果不佳时投加。2.2.6深度处理,,V型滤池和,深度处理由提升泉絮凝沉淀池斜板滤池,紫外线消毒池组成提升----粟选2台45kW型号300WQ17008/45和1台55kW型号300WQ23008/55,2用1备。斜板滤池分为4组,V型滤池分为8组,选3台45kW反冲洗罗茨鼓风机和3台35kW双吸离也反冲洗水累,每天反冲洗的时间需要2小时,经过消毒后处理出水排放到大连=湾,紫外消毒设备功率N110kW。2.2.7污泥脱水泉房=-选用3台功率N7.5kW川源CVDC57.5100累,将需要脱水的污泥由贬泥池送到脱=水机进行脱水。选用3台功率为N2.2kW的滤带式脱水机,每天工作约12h,其带宽3-化为2.5m,处理能力为1020m。进行污泥脱水时需药量为100kg/d,脱水后污泥量为3345m/d洽水率80%),回流量为2700m化。对污水处理不同阶段使用的工艺设备及其功率进行汇总,见表2.2。-2-1 基于LCA的AAO与AO污水处理王艺比较表2.2污水不同处理阶段的工艺设备及其功率Tab.2.2Therocesseuimentand化eirowerofthe出ferentstaesofsewaetreatmentpqppgg处理阶段工艺设备数量(台)功率(kw)预处理污水提升累587145生物处理混合液回流奈1237拨拌机165推流器]25磁悬浮鼓风化2185罗茨鼓风机3185污泥回流亲270深度处理提升泉345^5反冲洗泉645/35紫外消毒装置1110污泥处理川源粟37.5脱水机32.2-22- 大连理工大学专业学位硕±学位论文3A/0工芝和A/A/0工艺的生命周期影响评价3.1研究目的和范围的确定3.1.1研究目的污水处理将含有高污染物的污水经过处理达到排放标准后排放,减少了污染物的排一放量,保护了水环境。同时,污水处理又是项高能耗的工程,,需要消耗大量的电能还可能产生二次污染,比如恶臭、噪声和污泥等。本文所选案例污水处理厂通过升级改造由原有的A/0工艺改造为A/A/0工艺,出水由直接排海变成部分回用,,但同时电耗及药剂的消耗等也随之增多。A/0工艺和A/A/0工艺是污水处理中比较常用的工艺方法。依据现有污水处理厂生命周期评价的目的和研究范围的技术框架,,查阅并分析国内外相关的文献和标准材料站在生命周期的角度,W大连某污水处理厂为案例,根据该厂进行升级改造前的A/0工艺和改造后的A/A/0工艺的具体情况,收集、检测和归纳污水处理工艺过程中的各项数,对其资源,据资料、能源消耗等环境效益进行比较和评价为新、改扩建城镇污水处理一工具,厂的工艺设计、方案比选和运营管理提供种优化的理论选择与评价的,此外也为城镇污水处理厂的节能降耗提供可行的技术参考。3.1.2功能单位对污水处理工艺进行LCA时,必须首先确定其功能单位,即对研究系统的所有输入与输出进行量化评价时选用的单位一。般情况下,污水处理厂的功能单位按其处理规WW模的大小进行设定。为了便于对污水处理工艺过程的输入流和输出流进行标准化,使生命周期评价结果具有可比性3,本文处理1万m污水所造成的环境影响作为A/0和A/A/0污水处理工艺生命周期评价过程的功能单位。3.1.3范围确定按照已有研究的经验数据,污水处理厂运行阶段的环境影响,远大于建设阶段和拆"2除阶段[心],而且,来自不同方案建设阶段的环境影响基本相似,因此,本文不考虑建设阶段和报废拆除阶段的环境影响。本文研究的起始点始于进入污水处理厂的原水的预,处理阶段。此外,案例污水处理厂没有污泥厌氧消化设备所W本研究案例中没有沼气的产生,污水处理产生的污泥,,经过脱水后,直接运至污泥处理处置场在对研究案例的生命周期评价中,假定污泥处置场对污泥和渗滤液的处理处置恰当。另外,化学药剂和污泥的运输的距离较近,且就两种王艺的比较而言,可W忽略。-23- 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较一本文将研究的污水处理工艺A/0工艺过程分成了4个子系统,分别是级处理二、级处理、出水拌放和污泥处理。A/0污水处理工艺的生命周期评价研究系统及系统边界31。的界定见图.A0系統边巧输入—输出广i—I—?级化理一?1I进水?=:>三废排故,I二级化理_>1=::能源输入污巧I1^一?I出水嫌放!原材料输入其它巧境排放-一?泻泥处理?I1J3.图1A/0研究系统系统边界Fig.3.1Thesys化mboundaryofLCAforA/0化eatmentprocess本文将研究的污水处理A/A/O工艺过程分成了5个子系统,分别是预处理、生物处理,、深度处理、出水排放和污泥处理。对于每个子系统辅助部分所造成的环境影响如操作王人产生的生活垃圾一些小型使用工具的机油更换等对环境产生的影响与污水和、W!污泥的处理过程相比可W忽略,在本文中没有考虑。A/A/0污水处理工艺的生命周期评价研究系统及系统边界的界定见图3.2。-24- 大连理工大学专业学位硕±学位论文A./AO系统边巧r?— ̄ ̄———J一—■*巧处理出5mA1III;I生物处理;=二;废排放:>巧水1I-?深度处理一??IIuz龍源输入二Icno巧泥—一■?*出水排放1I原材抖输入1巧它巧境排放I巧泥化理I—?—?IL—————■———————■图3.2A/A/0研究系统系统边界F..2TessemoundarofLCAorAAreamenrocessig3hytbyf//0tttp3.2清单分析3.2.1数据获得清单分析的数据可W从多种信息源中查找收集:如各类统计年鉴和报表、实验室检测、正式出版的文献或有关论文、可研资料及验收资料、相关的环境数据手册等。本文tataba使用G化i软件分析工具和Educaiondse数据库辅助进行生命周期评价,包括清单分析的计算和影响评价的特征化和标准化。其中,收集的清单数据,主要包括能源和资源的生产与消耗、化学品的添加、污水处理的尾水排放、大气排放和预处理固体及污泥一二是来自的处置。本文中的数据主要有两大来源:是来自Educationdatabase数据库;污水处理厂的可行性研究报告、环境影响评价报告书、环境验收报告、水质水量监测报告等水厂现有材料W及已发表的相关参考文献。主要能源为电能,由电网提供,化学品及电力生产的清单数据均来自Educationdatabase数据库。32.2A/0.工艺与A/A/0工艺污水处理各阶段清单分析一由于在GaBi软件数据输入和计算中需要统单位,本文L:A下清单数据均W功能单位(每万吨污水)的消耗量化g)计算。-25- 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较1A/0工艺与A/A/0工艺进出水清单数据()参考水质监测数据,列出污水处理厂改造前后进出水各项水质指标的年平均值,如表3.1所示。可W看出,而,改造前后进水水质相差不多改造后出水水质明显优于改造前出水水质。将案例污水处理厂改造前后进出水水质进行功能单位折算,得到表3.2所示的进出水污染负荷。3.水处理厂改造前后进出水水质表1案例污Tab1uafenflowandufwwarfcawareaneforeandafter.3.Thelityothiotloteoseseetatmentltb化eqgpmodification ̄ ̄改造前进水(mg化)改造后进水(mg/L)改造前出水(mg/L)改造后出水(mg/)COD4674715025.6TP6.06.20.410.31TN51502110.2SS135134104.0表3.2案例污水处理厂改造前后进出水巧染负荷Tab.3.2Theollutionloadof化einflowand0山flowwa化rofcasesewagetreatmentlantbeforeandppafter化emodification ̄ ̄kk改造前进水(g)改造后进水(kg)改造前出水化g)改造后出水(g)COD46704710500256TP60624.13.1TN510500210102SS13%134010040P)A/O工艺与A/A/O工艺电耗清单分析清单分析电耗的计算方法(iUA/A/0工艺为例):预处理阶段:设置5台格兰富污水提升累,白天8h开启4台,夜间16h开启3台。污水累站耗87kWX8h+387kWX=电为:白天4台X夜间台X16h6960kWh;此外,曝气沉砂池空气由磁悬浮风机供给,与好氧池曝气共用风机,在此不重复计算电耗,。因此预W3处理阶段主要工艺设备的电力消耗为6960kh,则功能单位(10000m/d)耗电为696kWh。-26- 大连理王大学专业学位硕±学位论文生物处理阶段:生物处理阶段设置4组池,每组A/A/0生物处理池分为预缺氧区、厌氧区、缺氧/好氧调节区和好氧区。按照其工作台数计算;4组XI台X37kWX,混合液回流累耗电=XX24h=24h3552kWh25kWkWh;缺氧段攒拌机耗电;4组X台960;厌氧段推流X2台XWX=风机房风机耗电:4组5k24h960kWh:2台X185kWX24h器耗电;鼓=X24h=8880kWh:11680kWh。;污泥回流粟耗电台X70kW从而,生物处理阶段=3552Wh+S?Wh+9Wh+Wh+16Wh16032工艺设各的电耗为:k60k60k8880k80k3kWh,则功能单位(10000m/d)耗电为1603.2kWh。深度处理阶段:=1X45kWX24h+l台X55kWX24h24提升累耗电:台00kWh;反冲洗累耗电:=20k=2台X45kWX2h+2台X35kWX2h3Wh;紫夕h消毒设各耗电110kWX24h2640kWh。因此,深度处理阶段主要工艺设备总耗电为:2400kWh+320kWh+2640kWh=5360kWh,则功能单位电耗为5%kWh。污泥脱水索房:==18X2:2台X7.5kWX12h0kWh:2.2kWX12h52.8污泥累耗电;脱水机耗电台W=kWh1h+52.8kWh232.kWh。则功能单位0000。固此阶段工艺设备耗电为80k8〇mVd)耗电为23.28kWh。经计算,A/0工艺与A/A/0工艺各阶段耗电量汇总见表3.3。表3.3A/0王艺与A/A/0王艺各阶段电量消耗汇总表Tab.3.3ThesummarytableofpowerconsumptionofA/0processandA/A/OprocessA/0王艺A/A/O王艺污水处理阶段电耗化Wh)电耗比重污水处理阶段电耗(kWh)电耗比重一6632%6245.3%级处理.1预处理%二级处理1372.966.3%生物处理1603.256.1%污泥处理34.31.7%深度处理53618.8%污泥处理U.280.8%合计2072.22858.48可W看出,,由于改造后新増了污水处理单元改造后比改造前的电耗有所增加。-27- 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较3A/0工艺与A/A/0工艺化学药品清单分析()案例污水厂改造前A一/0工艺仅添加聚丙帰酌胺种化学药剂,用于污泥脱水,改造后的A/A/0工艺,在使用聚丙婦醜胺的同时,在缺氧段添加醋酸钢W増加营养的供给,便于后续阶段的生化处理,同时为了降低出水磯的浓度,在深度处理阶段添加聚合氯化。铅,两种工艺使用的化学药品及其相应的用量见表14表3.4A/0工艺与A/A/0工艺化学药品的消耗Tab.3.4ChemicalconsumtionforinventoryanalsisofA/OrocessandA/A/Orocesspypp—A/0工艺A/A/0工艺污水处理阶段化学药品名称消耗量(kg)污水处理阶段化学药品名称消耗量(kg)污泥处理聚丙帰醜胺28.12生物处理醋酸钢12污泥处理聚丙稀酥胺10深度处理聚合氯化铅铁22.5(4)A/0工艺与A/A/0工艺气体排放清单分析污水处理过程中的气体排放主要是预处理阶及生化反应过程产生的C〇2、HsS和N比等,对于污水处理产生气体方面,IPCC认为在污水处理系统中,由微生物降解所产生的C〇2的排放属于生源碳,该部分C〇2不计入温室气体清单中。两种工艺污水处理及污泥处置阶段产生的气体排放清单见表3.5。表3.5A/0工艺与A/A/0工艺气体排放Tab.GiifitlifA/0dA/A/Or.35asemssonornvenoryanassorocessanocessypp气体种类A/0工艺A/A/O工艺HsS0.568kg0.058kgNHs0.048kg0.033kg(5)A/0工艺与A/A/O工艺固体废物清单分析污水处理厂改造前A一级处理栅渣和二级处理产生的/0工艺的固体废物主要来自污泥,改造后A/A/0工艺产生的固废主要为格栅栅渣、沉砂池排砂、生物处理和深度处3.6理阶段排污和污泥处理阶段产生的污泥,两种工艺的固体废物产生量如表,由于两种工艺污泥含水率略有不同,将两工艺的污泥均按折算为含水率80%时进行比较分析。-28- 人连理X人学专业学位硕-上学位论文表3.6A/0X艺与A/A/0工艺固体废物排放量abiA/0T.lidwasteemissionfornventoranassofrocessandA/A/Orocess.36SoylyippA/0_L艺A/A/O工艺固废产生阶段种巧排放量(kg)固废产生阶段种类排放量化g)一375级处理栅渣预处理阶段栅渣、排砂400二级处理脱水污泥3065污泥处理阶段脱水后污泥45003.2.3两种工艺清单的GaBi软件输入1)两种工艺的输入与输出(案例污水处理厂两种工艺清单分析的输入与输出分别见图3.33.4所示和。原水(COD、TN、TP、SS)I—电._?■级处理栅渣、巧聚丙醜胺&电1i1;,电二级处理巧泥处理?泥巧IiI'HS、NH:...—▼尾水(COD、TP、%)'图3.3污水处理A/OX艺输入与输出F.3.3TheinutandtutwaetreatmentA/rocessigpoupofSeg0p29- 基于LCA的AAO与AO污水处理工芭比较(COD了化TP、SS)原水、U电预处理栅渣、砂^^,聚巧^^10豪▼iiy电t牛物化3汚泥处理m|..-…i|、NH世S.j1聚合氯似口铁一深度化理电^紫外消畫▼尾水(COD、TN、TP、SS)图3.4污水处理A/A/0工艺输入与输出Fig.3.4TheinputandoutputofSewagetreatmentA/A/0processBrocess在Gai中新建方案(Plans)、工艺(P卿基础流(Flow),将清单数据输入数据库,如图3.5所示对象。-30 火连理工火学专业学位硕-上学位论文<"《巧?脚巧.说?《?,巧不*巧巧《>於】巧巧就拓csxu巧?(公麵化;听觀V;i换龄Hi;岂4仿进?资:Bi—紳巧f'巧々巧巧*蟲巧寻皂兵分攻^而-_——.—3-基百g反巧:m公式傷!巧大期巧巧g;主巧.;sTfUA9,,IXC;0■?!&LCK,义K巧巧j'…―…-———'—完交巧寺巧巧巧巧?巧乂a)B.a巧巧里化大小宮1?位可惊名朵狂巧S注?Ivclricity■!>r*h,r》?,2.5IE朋3IJX0>【?AE>巧(巧毎R巧),(COE?6?E003OX'4>C巧i鸿巧主4>i.I*%,_?Jh_reC*r‘MUtklKIhwai;、iiSIDk0'【gA{巧巧每時至'‘化B>iI分PKv!'wui山*re1C*ssivnA??s化k0%巧巧绣巧.过巧('n;《u,au巧*d*d!*r,.:iss*1没防?3的OXf,()[A专巧情陈d""■"11E0_^fcr(,???r,?1|"*一)A,ms)00?kf%巧巧f弓陆过).V>6出坦)‘S巧巧蛋化大小泛S,坛巧巧名狂点餐主*时前*caealuxtMC??■23k,0,_Ckiy^(O在■.g(无巧巧麻妊)*iUtr"*aISM3S7kcX0>(—()无巧巧保g)oiornAoruki??;X60kZ0>_与化spls口gcAg6&巧巧巧巧)w_s〇lidsSB?》4t4810k101(巧)c巧巧问店巧)*V*t*rlEOOTkgX0*_任巧路巧)**o6riu*!s*d}?nt(Eitsizistindast>4必k0巧巧巧巧、主A{aT知冰!I’——'—.i图3.5数据输入库对象输入与输出F.3.5Tenndoutudainutirarighip山aptobe亡tsoftaplbyj口)两种工艺清单的输入和方案建立分别在GaBi中建立A/0工艺和A/A/0工艺的方案如图3.6和图3.7所示。--31 基十LCA的AAO与AO污水处理工艺比较A0Selection:A0&&5叫子芙审巧巧丢巧安巧?巧.*CNi?:Bectrotyridmixj画乂声gSectt?roduconmixnatiy(p)另克巧理67’W<单位削||不郎細>臘AN?:化ytontrle()旁化一論取沪级泌S皆沁谢syei戴/g不’一A场參嘶的-輔径,CN?;一马'諸瓣…)邮时'巧丽崎.的明wMxt画片械妍細1^;;^>CN:Becfriotridmixyg°"rodxtam*(p)7^茄图3.6A/0工艺的G沁i方案建立F.3.6TheestablishmentofGaBilanofA/Orocessigpp。.<:龄T3%於机>?'?巧钟_;??一乎:吉巧,、:KUr?cr?知m:*生‘-:.巧Ae由nrtrxt*M3;少?'"a巧*朵棒.:f,"ew;;*?进?''--,.’'-车亡二桂¥*i.."3.巧?Zr}Ttr請*A?ct〇rmet^白Jpoj—巧的?^戈扛'肢(7*《1!艾??汝;..:公:;…!--咱周巧';|*务:!_.3?:献r=Wdn.?/巧W。。,的:心WTO'r-:jt〇riT??(p>i:.L,??倘f:?的57^^:KJ压、::;fi庙若'-.‘廿柴遊鮮?■-..霉繁:;trlnoreouschoe^.SV々04:fecr?:Tv<??7乂。-??^-护幻v;(^王江:;國3.7A/A/011:艺的GaBi方案建立Fi.3.7TheeslihmenfGaBilanfA/A/Orcessgtabstopopo-32- 大连理王大学专业学位硕±学位论文3.3生命周期影晌评价在清单分析后,要对两种工艺进行生命周期影响评价。定性或定量地分析评价清单,,研究对象的资源分析所有输入与输出造成的环境影响确定在整个生命周期过程中、能源的消耗和环境排放对其周围乃至全球的环境影响程度一。生命周期评价的这部分分为分类、特征化和标准化H个阶段。331..A/0工艺与A/A/0工艺生命周期影响评价分类生命周期影响评价的分类,是将清单分析计算出的资源、能源消耗消耗和环境排放按照其潜在的环境影响进行类别划分。本文选择CML2001中的王大类环境影响类别进44^7[]、行分析,分别为:原材料与能源的消耗污染和损坏。具体包括2类输入:非生物枯竭因子(ADP巧、非生物消耗化石燃料(ADP巧和9类输出:酸化潜力(AP)、富营养化潜力巧巧、淡水水生生态毒性(FAE1T)、全球变暖潜能GWP、人类潜在毒性(HTP)、()海洋水生生态毒性MAETP、臭氧层损耗潜力0〇、臭氧层创造潜力POC()(巧(巧和潜在生态毒性(TET巧,见表3.7。表3.7环境影响分类Tab).3.7Theclassificationofenvironmen化Iimactp环境影响类别来源污染物输入非生物消耗枯竭因子发电过程矿物、化学元素非生物消耗化石燃料发电过程化石燃料输出全球变暖潜能生物处理、NO、、CO等、发电、污泥处置、运输C〇2x〔比臭氧层损耗潜力化学药品聚合氯化铅铁、PAM等人类潜在毒性发电、化学药品、固体处置有毒物质淡水水生生态毒性发电过程Hg、Cd、Cu等陆地生态毒性污泥重金属、病原体等酸化潜力栅渣、沉砂、生物处理、发电NH3、N02、S〇2富营养化潜力尾水排放COD、N、P等3.3.2A/0工艺与A/A/0工艺生命周期影响评价特征化特征化在将环境影响类别进行分类后进行一环境影响类别中的不同物质转化,将同一一为个统的单元,本文选择目前被广泛使用的环境影响评价软件Gabi5.0中的评价模ML2--001NOV.2010ML2001NOV型C作为评价模型。C.2010模型中各环境影响类型的标-33- 基于LCA的AAO与AO污水处理王艺比较一准参照污染物、归化基准值见表3.8、3.9。将案例污水处理厂两种工艺的清单数据进-行平衡表运算,选择CML2001NOV.2010的评价结果,如图3.8和3.9所示。3-V表.8CML2001NO.2010模型下环境影响类型典型污染物与标准参照物ML-T1N.2ab.3.8TypicalemissionsandstandardreferencesinC200ov010method ̄环境影响类型环境影响主要物质标准参照物^kg温室效应(GWP100earCO2CH4CHsBrCFCsCO,,,2y)酸化>HCNONH/(AI)SO2,l,x,SO23--3水体富营养化N〇-(EPP〇4x硝酸盐NH4NP〇4),,,人体潜在奉性(HTP)进入人体的有毒物质二氯苯(DCB)光化学毒性(POC巧NMHC乙稀(Ethene)海洋水生韋性(MAETP)二氯苯(DCB)淡水生态毒性(FAETP)二氛苯(DCB)臭氧层消耗—氣H氯甲挽RH(ODP)()陆生生态奉性(TETP)二氯苯(DCB)一CML2-表3.9001NOV.2010模型下环境影响类型旧化基准值.-.Tab.39NormalizationstandardvalueinCML2OOIN0V2010m幻hod一化基准值k?环境影响类型归/(g人"温室效应GWP100year4.18xl〇()A巧2ii酸化.39xl〇("x水体富营养化(EP)1.5810人体潜在毒性HTPxi22.581〇()"iDxPOO31光化学毒性(.68〇)AETPxi41l海洋水生毒性(M.94〇)AETx>2FP2]淡水生态毒性(.36〇)82x臭氧层消耗(ODP).271〇TPxi21l陆生生态毒性(TE.09〇)--3-1 大连理工大学专业学位硕±学位论文wi?二?设:供n云麗^B;t:itC臣廣巧名#*03*<军wt,epor:jll'、—"―二;?:?化大小猶B展總1献4娜J*乂觀《?觸年^13巧''?化啦3化因空.朱城lie宝S弁似LCC;LC?击,々…一;S乂a)》畔J>。;曰—至讚卒脾牟瞒..,'i-m^w曲zL.yr做3腺丐WS巧如54;如心""jIL_20"一C!200!!?沉- ̄ov1CD1*1|?t?il—化ikZ巧1*CIL200ID巧10,巧iWlt){{】6巧10巧CIL20-1yw巧10Abi?ti<P*]*UM>lAOFfpttU)(U]231003:0.p;'.'!l1CXL^iOlVw沉Q.EuUe从""jelr,l,nU?l3n【k(化*'】谢11■如[-'w,-X2?*巧1■?TBiivP。*ti3V00r)UCCCE*.]GL001V0,c化d(P1jtm<?i>;!■fm—‘u;v-^船。)riirFi:_.。m;咖w巧二觀既3巧O.JBL-?,10Ct巧01■.巧-?,-cii??b?u,86CRI20t>扣10,Aidf"U1W)[kcS02Eqi}03巧090?化ILt??£010ButrKifiticcPetikl)(kThe】4206C200X,巧t巧<巧001016CML200--IK?vtor*s^**rAu*<ifcc?riClfotA£订inf【kDCIIui*]0Cl2i巧.Flq£tIf(?)(q.'3-enroo-AiwfikVt,《*巧!0.幻kf4TBiMiiw"wi[<nct的】巧2K?"1tvoUt饰)【is0巧0口C1200H巧化K?tfniiJr>&f;DCdri】-OL200■■bfFc(lfTFi占f)koiv11Vov巧!0.VIA,otwiittA【(tOEq.I961003fCIL200-IMovSOIOion*Lk"r*UonF",nUtl(st??"It*》【k】).日D巧l0时,如<Q-IIpv1ioMi?n??AihiDfir}4L200K巧0,OC""Ptti?C)化{巧0059;!-K-iiCoiv1的L2I,〇*扣lO.T?rr*itricPotwUU江打rnf;【<CSEq】000C00(95 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基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较一将上述数据移入Exce,310.11。l表格中进行进步的分析如表.和表3表3.10A/0工艺特征化结果Tab.3.10Charac化risticresultsofA/0rocessp环境影响类型A/0工艺-v-CML200i1No.2010AcidificationPotentalAkS02E山V.]14.698874,(巧[gq--CML2001Nov2010EutrohcanPoenEPPhoaeEuv.1.itiottialksti.5585365,pph()[gq]--CML2001Nov.2010FreshwaterAuaticEcotoxicitPot.FAETPinflkDCBEuiv.20.42480巧1,qy()[gq]--CML200.200GWPP1002E.2009.776425INov1lobalanninotentialGWearskC0uiv,g(y)[gq]CML-v20k-20010HumanToxiiPo化nilHTPi.DCBEuiv.708.80221621No.cttanf),y([gq]-0ManeuacEcooxcPoMAETP-CML200.nf.DCBEuv.]Nov.201riAtitiittikgi35巧32.巧72,qy()[q]CML200-P1Nov.2010OzoneLaerDletionotentialPsteadstatek,y(OD,y)巧[g,〇勺。。。R-llEuiv.q]--CML200111111Nov.200Photochem.OzoneCreationPotentialPOCPkEtheneEuiv..859338,()[gq]-00et-CML20iccooxcoenaTETPnf.uv..CHNov.21TrresrEtiitPttilikgDCBEi1850790585,y()[q]表3.11A/A/0工艺特征化结果Tab.3.11Charac化risticresultsofA/A/Orocessp环境影响类型A/A/0工艺CML2--001Nov.2010AcicatonPoiAPuiv13.64373087idfiitentalkS02E.,()[gq]CML2--001Nov.2010EutrohicationPotentialEPkPhoshateEuiv.0.489904839,p()[gpq]--CML200N.2010FAEFA巨TPDCBE.18.71ovreshwateruaticcotoxicitPot.1此kuiv3809739,qy()[gq]-Wann-CML2001Nov.2010GobanaP100rs2Euv.2028.583758lliPo化ntilGWkC0i,g(yea)q[g]200--CML1Nov.2010HumanToxPo化nPDCBuv.6.icittialHTinf.kEi506297444,y()[gq]-Ma-CML2001Nov.2010rineAuaticEcotoxicitPot.MAETPinf.kDCBEuiv.116993.7476,qy()[gq]-PCML2001Nov.2010OzoneLayerDletionotilPseadktenatstate,巧(OD,y)[gooc〇〇R-llEuv.qi]-N-CML200.200ochem.OzoneeaiPOCE化eneEuv.?11ov1化otCrtonPotentialkgi]15%3322,(巧[q]--.CML2001Nov.2010TerreicEcoxiciPo化nia]TETPinfkDCBEuiv.1.+I,strtotyt()82E0[gq]3.3.3A/0工艺与A/A/0工艺生命周期影响评价标准化一特征化的下步是标准化,标准化是将上述全部分类并特征化的影响因子进行量一一,可W比较相同范国内的所有环境影响化,使巧转换化个统值,通过标准化的转换,--36 乂连理工大学专业学位硕上学位论文-NOV并可WW此作为研究对象对环境影响的综合评价。本文选择CML2001.2010EU25.对特征化结果进行标准化,如图310和图3.11所示。一标准化阶段,涉及权重因子评价的部分,由于存在些较有争议的因素,比如政治、一地域、社会、伦理和价值取向等,在国际上尚无统的标准与解释,主观性较高,所本文不考虑权重阶段的研究。,,取巧巧早,,巧.,广akncM.?巧?分AO巧l黄^GSLJlM-巧hC.??如叩V,三巧。)挪AO牢'MB表*neortiit;.apy\—子?itA海出4战s化大小间臣,化大,j,赢a;巧度]0?非烟j全—“‘2.ov单近带《化CM00.2.扣。,V1N0。解成g!担屋)g[g'步LC*LCC满LC1I藻,!—-二品心——巧入a)?至CIL2001抑10■v巧巧?fl-C1L200K*?AioUcI>?pl?ti4n(SPIei?tv【i)9T*E〇口1A-?wWMv20日AieDsU750012001Hc1,i"巧IctiFf)1Eil;-,--tUtaCOOlM。2010【uro"Uonr〇ni%l(Zn1.73100832IE009,如-v《(ICVL2001No.扣10.幻1>?1r?*nUU分r100I^*?ujiM一^—之;siai?)r妨;.,;一^脚:巧化p-哀二?^曲*補巧波細4-巧C1L200110;j-nUM--庙L2拍iciU,12010,AcidfioPo*!W)J37101J3.6E0UII-"--oon〇*?01X2001M,汾10Eat"ph"irUntil汪3泣E日!2J.31101C頭,n;C200■Kv泌0Fh*"* 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大连理王大学专业学位硕±学位论文表31A/A/0工艺标准.3化结果Tab.3.13ThestandardizedresultsofA/A/0process环境影响类型A/A/0工艺--200-CML1Nov.2010AcidificationPotentialAPkS02Euiv4211..9E,()[gq]-vh--CML200iiiluv.11No.2010EutrocatonPotentaEPkPhoshateEi1.19E0,p()[gpq]---CML2001Nov.2010FreshwaterAuaticEcotoxicitPotAETPnf.DCBEuv.E11.Fikgi.397,qy()[q]---CML2.00N2010GlobalWarminPoenialGWP00C0uv..1ovtt1earsk2Ei394E10,g(y)[gq]---CML2001Nov.2010HTiitPtilHTPinf.kDCBEuiv.11,umanoxcotena()9.39Ey[gq]-v--CML200.0rineuaiccoxicitinfuv.1No210MaAtEtoPot.MAETP.kDCBEi3.8化09,qy[]()gq-CML2001Nov.2010OzoneL^erDenenDI*,letioPottialskadstate,(O^y)l^g20化-16.R-llEuiv.q]---CML2001Nov.2010Photochem.OzoneCreatnPoneEuv.1.1iotentialPOCPkEthei30E0,()[gq]200---1Nov.2010TerrestrETETPnf.DCB巨V11CMLiccotoxicitPotentialik山.3.89E,y()[gq]--39 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较4A/0工艺和A/A/0工艺生命周期影响评价结果比较4.1案例巧水处理厂的出水回用3改造后,案例污水处理厂出水有4万m/d作为回用水回用,该回用所节约的资源,不可忽视。我国为做好节约用水工作现针对污水的可再生资源化,制定了《城市污水再生利用》标准,该标准包括城市杂用水、环境景观用水、补充水源、农业用水和工业用水等污水再生利用的标准。在《城镇污水再生利用技术指南试行》中,也指出了再()生水的主要用途:包括工业、环境景观、绿地灌概、农田灌概、城市杂用从及地下水回灌等,但因污水处理厂出水回用范围广泛,且用于某些回用目的时,回用水还需要进行一进步的处理,情况不易掌握且数据获取困难,因此,本研究不考虑污水处理厂回用水的回用目的及领域,也不考虑回用水回用后所产生的环境影响,仅将回用水视作为节约的自来水,并将生产与回用水等量的自来水所产生的环境影响,作为出水回用所避免的环境负荷。本文中自来水生产流程选用Gabi软件中的自有自来水生产流程模型,如下484[]图.1所示,参考文献数据建立自来水生产评价模型。--10 大连理工大学专业学位硕止'学位论文乂巧地K水>1能淑曝气?纽1,曝气头,巧化器能源^去除浊度、古I填充材痴砂滤砂滤、活性炭过滤PI砂,石,、石砂活化炭—?X水(巧气)▼,<H*巧却软化?打沁JCa怕?軒灰水II)2能源T?J—一药齐y苗毒^化NaClM^—。义水?—\、化源 ̄^供给水箱)/水巧in艺川水无收益水?^自身需嬰固4.1典型的自来水厂生产流程Fi.4.1Ticalroducigypwaterworkstonrocesspp-4-1 基于LCA的AAO与AO污水处理T艺比较表4.1自来水生产生命周朋环境影响结果Tab.4.1Lifecycleenviro打mentalimpactresultsoftapwaterproduction影响类别^’"]-vCML200No.2010AcPidificationotentialA><(.1,巧420.-200i5CML1Nov.2010Eutroh;icationPolentiaPx,pUE).15l0--wi6CML2001Nov.20FreAua.i.>10shaterticEcotoxicitPotFAETPnf.0,qy(68〇)-"CML-200]Nov.2010GlobalWarmnPoenaP1日0earsxittilGW.l,g(y)15〇-200-N"CML.201HTiiPo化nHTPi.]ov0umanoxcttialnf>(6.7M〇,y)."-CML200.1Nov.2010MarineAuaticEcotoxiciPotMAETPinf.x,ty2.91q()0-。CML20-N01ov.200OLDltiPPeads1zoneaereeono化ntialOD^taby,yp(,y)].〇1〇*.CML200-"1Nov.2010Photochem.OzoneOeationPo化ntialPOCFx,()5.210-CML200-"1Nov.2010Terres化icEcotoxicitPotentialTETPinf.0x,y()1.104.2A/0工艺和A/A/0工艺的特征化结果比较,对两种工艺进行特征化结果比较在考虑了改造后A/A/0工艺的回用水后。在对案例两工艺的特征化的比较分析中,为了使两种工艺环境影响的比较显示出来更加清晰,本文把A/0工艺各环境类别影响的贡献值看作为1,然后让A/A/0工艺的特征化结果与其比较,如图4.2,得出上述9个特征化因子的环境影响比较图。--\2 大连理工大学专业学位硕±学位论文1.2 ̄ ̄- ̄' ̄ ̄…__— ̄3i ̄i1pIIIIp''^翻呵siaIIM?:m獻s巧V:拓:卢^。8—.麵。-1'…'M'I'I-6.T11J議I■■-H…II:P;B0u-4''.’;圓li鱗vir^'、?1^-麵.;避02I]1I—.::11圓I;yIyIyI圓11IN:.i,y圍I,,,,,r.h0AP邸FAETPGWPHTPMAETPODPPOCPTETP□A/O工艺图A/A/OI[^4.2AA圈/0工艺与A//0工艺的特征化结果比较Fig.4.2Comparisonofthecharac化risticresuksofA/0processandA/A/Oprocess由两种工艺的特征化比较结果图可W看出,案例污水处理广改造后的A/A/O工艺中来自富营养化潜力和海洋水生生态毒性的环境影响要明显低于改造前的A/0工艺,而酸化潜力、淡水水生生态毒性、人类潜在毒性和潜在生态毒性的环境影响略低于改造前的A/0工艺,同时,来自全球变暖潜能、臭氧层损耗潜力和臭氧层创造潜力的环境影响略高于改造前的A/0工艺。AA工艺的出水水质明显优于改造前A/0王艺的出水水质分析其结果:改造后//0,这本身使得随出水排放的COD、TN、TP等的污染负荷的浓度明显减少,同时,由于改造后的水质较优,可W进行再生回用,改造后有4万mVd的出水被用作了回用水,又减少了排放进入环境的污染负荷,从而使得改造后的A/A/0工艺中来自富营养化潜力和海洋水生生态毒性的环境影响明显低于改造前的A/0工艺。/A/,同时,由于改造后A0工艺增加了新的污水处理单元使得改造后的电耗明显高于改造前,/A/0,而电能的产生本身会对环境产生影响;且改造后为了满足A工艺前端缺氧段的营养和提高出水水质,分别增加了化学药剂醋酸纳和聚合氯化铅铁的加入,而化学药剂的生产和使用也会对环境产生影响。而送些环境的负效应抵消了部分由于出水-43- 基于LCA的AAO与AO污水处理王艺比较水质变优而对出水回用产生的环境正效应,使得改造后的A/A/0工艺在来自酸化潜力、淡水水生生态毒性、人类潜在毒性、潜在生态毒性、全球变暖潜能、臭氧层损耗潜力和臭氧层创造潜力的环境影响较改造前的A/0工艺没有明显优势。但综合分析,站在生命周期的角度,从环境影响分析,改造后的A/A/0工艺优与改造前的A/0王艺。4.3A/0工艺与A/A/0工艺标准化结果比较分析根据标准化结果表,分析两种工艺对环境负荷作用的大小,,通过标准化结果比较4得到贡献值较高的类别。如图.3。7-09.00E1||口A/吐玄—-■6.00E09r1◎A/A/0工艺--5.00E09■4-.0地09胃--1=3.00E09|-2.00E09P||■-1.00E09#|||_1||巧;|遭;;I透APEPFAETPGWPHTPMAETP0CPP0CPTET戶4.3AA/A/0工图/0工艺和艺标准化结果比较Fi.4.3ComarisonofhesndardizedreulfA/A/0rocessndA/0rcessttastsoaogppp可看出,在所研究的环境影响类别中,来自海洋水生生态毒性的环境影响贡献最为显著,且环境影响的贡献值A/A/0工艺低于A/0工艺其次是全球变暖潜能的环境:影响贡献略高,且改造前后没有显著变化;其它环境影响类别的环境影响贡献很小。分析标准化结果:无论改造前后,污水处理厂的污水均需全部或部分排入海洋,造成对海洋水生生态毒性的环境影响相对较大。又改造后A/A/0工艺的出水污染负荷浓度和排海水量均小于改造前的A/0工艺,所^巧造成的对海洋水生生态毒性的环境影响也低于前者。--44 大连理王大学专业学位硕±学位论文温室效应是由于大气中的C化和C比等温室气体的増加导致的,它致使全球的平均气温升高,从而引起气候的变化。全球变暖,是指温室气体(〇关的变暖通常指与C2相物质)对圈住地球的热量的贡献值。污水处理过程中,A/0工艺的二级处理阶段和A/A/0工艺的生物处理阶段W及两工艺的污泥处理阶段都会产生大量的C〇2,文献中污水处理349一[]-0)2的排放在150590gC〇2/m之间。另外,化0也是种温室气体,它产生于污水%口|【]10]处理的反硝化阶段,3倍。由标准化结果显示且化〇得温室效应是C化的,两种工艺都对全球变暖产生影响一。这里考虑方面由于两种工艺的污水及污泥处理阶段都一会产生温室效应气体,而,从而造成其全球变暧的影响;另方面两种工艺都产生电耗电能的消耗也会产生温室气体,对全球变暖产生影响。---15 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较结论本文通过生命周期评价的方法,对案例污水处理厂改造前后的两种王艺进行了生命周期的环境影响的比较和评价。本文W大连某污水处理厂为研究案例,比较分析了其升级改造前后两种不同的污水处理工艺,即A/0工艺和A/A/0工艺的环境负荷,收集了该厂两种工艺运行阶段的能源与物质的输入输出数据,使用GaBi软件及其数据库,对两种工艺进行生命周期清单数据的量化、特征化和标准化过程,W获得两种工艺的环境影响贡献值。案例污水处理厂改造后的A/A/0工艺中来自富营养化潜力和海洋水生生态毒性的,而来自酸化潜力、淡水水生生态毒性环境影响要明显低于改造前的A/0工艺、人类潜在毒性和潜在生态毒性的环境影响略低于改造前的A/0工艺,同时,来自全球变暖潜能、臭氧层损耗潜力和臭氧层创造潜力的环境影响略高于改造前的A/0工艺。这主要是由于改造后出水水质明显变优,且改造后出水部分回用,使得排入海洋及环境中的富营养化负荷减少,产生了环境正效应;而改造后新的污水处理单元的增加使电耗增加,同时,改造后的化学药剂使用的增加又产生的环境负效应。同时,在所研究的环境影响类别中,来自海洋水生生态毒性的环境影响贡献最为显著,且环境影响的贡献值A/A/0工艺低于A/0工艺:其次是全球变暖潜能的环境影响贡献略高,且改造前后没有显著变化:其它环境影响类别的环境影响贡献很小。这是由于无论改造前后,,污水处理广的污水均需全部或部分排入海洋造成对海洋水生生态毒性的环境影响相对较大。又改造后A/A/0工艺的出水污染负荷浓度和排海水量均小于改造前的A/0工艺,所其造成的对海洋水生生态毒性的环境影响也低于前者。另外,两种工艺的污水处理阶段和污泥处理阶段均会产生温室气体,且两种工艺均会产生电耗,电能的消耗也会有温室气体的产生,从而会对全球变暖潜能产生环境影响。综上,基于GaBi软件为辅助的生命周期评价,两种处理王艺比较,改造后的A/A/0工艺优于改造前的A/0工艺。为了进一步减少污水处理厂的环境影响,使得其对环境造成的影响更小,提出改菩建议:污水处理广实现减排的同时,也实现节能降耗,可W采用根据溶解氧实时调控曝气量,尽可能地减少电能的消耗,,使用水源巧累等方式节约用电减少其所带来的环,境负荷:同时,化学药剂的采购和使用应尽量高效减少化学药品的用量,减少其所带来的环境负荷:尽可能地增加污水回用量,节约用水,W增加其环境正效应;在有条件的情况下,尽量考虑污泥厌氧消化能源回用及污泥N、P的回收,尽可能地减少能源和资源的消耗,带来环境正效应。--1B 大连理工大学专业学位硕-丄学位论文参考文献1金蠢.CASS工艺城市污水处理厂清洁生产评价指标研究[.[]狄倩,孙根行,郭,等J]清洁生产与20-7节能减排,14,32巧):13313.-2.宇.2:4.[]徐晓,李春光污水处理厂运行的节能降耗技术进展[J给水排水,2009,化(17加])3罗小勇望壬大伟.[].环境工,黄希,,等生命周期评价理论及其在污水处理领域的应用综述[J]—程201331(4:118122.,,)4.LCA)君.[]郑秀,胡彬我国生命周期评价(文献综述及国外最新研究进展[J]科技进步与对策,20-1330化:155160.,)[5高成康.基于LCA1,董家华对风力发电价的环境负荷分析[.东202,]J]北大学学报I自然科学,-33:1:1口)034037.6王华.LCA的城巧生活垃圾回收处理系统不确定性分析[11[]李劲.上20,基于J]海环境科学,,-30(2)50.:477王兴润等.含油污泥无害化处置优化研究及生命周期评价[王程],买帅,马丽娜,J].环境,[-201129(51):257259,,-.江西化工201113.黄永庆生命周期评价的应用[],(4):[引,J9Poritosh民DaisukeNTakahiro0etal.AreviewoflifeccleassessmentLCAonsomefood[],,,y()-ductsJ.1.rolntJFoodEn2009901:10,,p[]g()10平福群.LCA[]呂耀渊.,黄,求,等从角度评价塑料用品与木制用品对环境的影响[J]环境污-染与防治200224化::382384.,,)11].基于生命周期分析的致癌排放物人体健康风险评价[][林亲铁.化工,李适宇,厉红梅J环保,2004245-():367372.,[12]孟样凤.A/A/0和MBR污水处理工艺的生命周期评价与比较[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学市政环境工程学院2011.,13In化mationa]StandardISOM040:EnvironmentalManaementsLifeCcleAssessmens[]gyPrinciplesandFramework[Z].Geneva,Switzerland:2006.[14]InternationalStandardISO14044:EnvironmentalManaementsLifeCcleAssessmensgy民euirementsandGuidelinesZ.GenevaSwitzerland:2006.q,[]15.CA)[]曹华林产品生命周期评价化的理论妓方法研究〔J].西南民族大学学报(人文社科版),-200425(2)281284.,:6.M.:2005.[1]王寿兵吴峰刘晶茹产业生态学[]北京市化学工业出版社,,,17EnricoBenettoDieNuenetal.Lifecycleassessmentofecoloicalsanitationsstemfor[],pgy,gyma--sllscalewastewaterreJ.SienheTolEnvironmen20094075:11516.tatmentcceofttat506[],,()8Marareii[1]taLundnManusBentssonetal.LfeCcleAssessmentofWastewatertems:g,Sys,ggy-InfluenceofSstemBoundaresandScanaculadEnvrILadsyileoCl化ionmen化oence&Techno-EnvironmentalSclo2000341:]801.igy86.,,()["-47- 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较1A-MamanM化aeveMta.LecessessmetWWa[9]nnerieTilllSinbuylifClAnofunicialaste化r,g,yp-StemsJ.ItJLCA19983345.sn1157,,(:y[])[20]LundinM,BengtssonM,MolanderS.Li托cycleas化ssmentofwastewatersystems:Influenceofsys化mboundariesandscaleoncalculatedenvironmentalloadsU].Environmen化1Science&-Technolo200034:180186.gy,,^)21DxonAurk.AsnvrrsiSimonMBitTsessi化eenionmentalimactoftwootionsfomall[],,gppscalewastewatertreatment:comarinareedbedandanaeratedbioloicalfiherusinalifepgggcc4-learoachJ.EcoloicalEnineerin200320:297308.,,)ypp[]ggg([22]VI化opoulosN,MemonF.A,etal.Lifecycleas化ssmentofwas化watertreatment化chnologies-reeroeumrers.cenceofToEnvronmen2006l70tatingtlpocesswatJSi化6talit,367:58.p[]()23OrtwatertreatmentizM民alu民GSerraetal.Lifeccleassessmentof[],y,Ly-wina化chnoloies:astewaterandwa化rreusesmalltown.Desalination2007g[J],,--204:211.(13)113*化-[24]BeavisP,LundieS.Inratedenvi阳nmentalassessmentof化rtiaryandiesidualstreatmentLCAg--nwawrnduJ.Wril20034778:1011.i化es化ateistryateScenceandTechnoo96,,()[]gy[25]LundinM,BengtssonM,MolanderS.Lifecycleassessmentofwastewatersystems:Influenceofss化mboundariesandscaleonca]cu]a化denvironmentalloadsJ.EnvironmeWalScience足y[]Tec2000-hno1;118.lo34806gy,,()26HospidoA.AComariso打ofMunicilWas化waterTreatmentPlantsforBiCentresof[]ppag-Po.WwamulationinGaliciaSainLCACaseSUidiesas化terTreatentp(p)U]-Plants200813l57.:64,,()*27bMNP-Mah.Till[]ouS化enAbuZeidKeta]rdstainabitinuibwr:lifcg,,,owasusyanateaecyeanai化rrssfAlexandi.JCnerlssofeubanwatey化moraCityEtoumalofleay’gyp[UP--roduction2010181011:11001106.,,()[28]StehaneLassauxRobertRenzonietal.LifeCcleAssessmentofWaterfromthePuminp,,ypgw-Samen..ion化eWasteaerTreaPlanJlntJLCA2007122:118126tt化tttt[],,()-2.[引杨健.废水处理技术生命周期分析基本概念初探四川环境2003(5):2224.[J],30..2003[]陈郁城市污水处理厂生命周期评价方法初探及应用案[J]大连理工大学学报,,43-297(3)292.:-口.20071:1]王梅.金霞城市污水处理厂生命周期评价研究□]平顶山工学院学报6(33337.,,)32朋.[]余建.城市污水处理厂全过程生命周期评价模式探讨[J]±木建筑与环境工程2009,,-31(2:148151.)33罗小勇.〔]黄希望,,李獄,等污水处理广生命周期评价及不同王艺污水处理系统的环境影响-比较分析[J].水资源保护201430(1):9094.,,口4孟繁宇庆巧庆良..],樊,匙,等废水处理环境影响负荷的生命周期评价[J]哈尔滨工业大学-学报201042:982985.,,化)[3引吉倩倩.运用LCA.环境工程学,张琼华,熊家晴,等方法分析污水再生处理的成本效益[J]-日20201028:517.报(3),,---18 大连理工大学专业学位硕±学位论文36..2012[]吉倩倩污水处理厂成本效益的生命周期评价硏究[J]杨凌职业技术学院学报,,-1511(3):8.37-..环境工程学报2009:861863.[]张琼华城市污水处理环境效益量化分析[J]3巧),,38洪涛郑海霞.].[]刘,,陈俊,等城镇污水处理厂污泥处置工艺生命周期评价[J中国给水排水,20-1329巧):H13.,3.江苏环境科技.[引陈诗雜,陈玲,赵建夫在污泥资源化利用过程中引入生命周期评价方法[J],20084-():4345.,-40..环境科学进展19986(2:2128.[]杨建新生命周期评价的回顾与展望[J],,)[41]LundieS,PetersGM,BeavisPC.LifeCycleAssessmentforsustainablemetropolitanwater-stemsannn.Envrtalnce&echno413463473.巧ligionmenScieTlogy383:5p,20〇,()["[42]T川manA.LifeCycleAsse巧mentofmunicipalwas化watersystemsU].TheIn化mationalJournam-lofLifeCcleAssessen1:141t99833557.y,,()[43]PasqualinoJC,MenesesM,AbellaM,etal.LCAasaDecisionSupportToolfor化eEnvironmentalImprovementof化eOperationofaMunicipalWastewa化rTreatmentPlant-.Env&T2009433300.ironmentalScienceechnolo9:3307^gy,,()44HAMMFemand-tMeta]oslilialidooreiraTezCouo.Envronmentaerformancefamunic[,,op,ppwastewatertreatmentplant[J].In化mationalJournalOfLifeCycle-Aswssment200494.:261271,,()45民oeevePJawAlPeuiniofmuncawawaermen[]lldKlikEesGtal.Sstaabiltiils化ttreatt,pj,gg’yp-J.aterScenceandechnoo:.WiTlgy19973510221228,,[]()4目PlaSDFrrchEBuc.Lilse化menanndusalwaecn]iliedikleCAfecyce化tofi化itrrecli[y,,yyg-llanJ.WarSciencedThno2002469:5562.pt[]teanecogy,,()*47]VMll.il]asoouloNAB山rDetaLfeceassessmenofwasewaerieant[s,emonFe,ctttttmep,ychnoiirrsJ.ScenceOfeTol化logestreatngpetroleumpocesswa化iThta[]Env-ironment20063671:5870.,,()48ErrAlceD.LaT.ea.Lecceassemenwaerreamen:w[]loiLiiitliflsstoftttthatis化e,,g,yconributiinfrtrturtiircesslevel.urnaflertonofasuceandoperaonatuntpo[J]JoloCaneProducon20M5-t:424431.i,,巧)M-maH.Accearresnrer[49]onteithlifeylppoachfotitioofenhouseemissionsfogCanadianttettmentJ.PrintheWateEnvironmenwasewarrea[]oceedgsofrtFede-ra2003514.tion527,,50HenzeMM...Watertreatment:bioloicalandchemicalrocessesHeideIber:Sriner1997[]gp[]gpg,日RenTJAInlmenmenwawaerI]ouShomasSoustin巨etal.fuenceofimactassesst化odsistet[,,,preamen-LJ.JoumaOfCeanerProducn20081610:111tttCAlltio09805.,,([])---19 基于LCA的AAO与AO污水处理工艺比较致谢本论文是在指导老师徐凌副教授的悉必指导下完成的,,。徐老师性格开朗平易近人工作认真,态度严谨,在论文撰写的过程中,给予了我极大地关注和支持,给我指明了研究的方向,,并细也地讲述论文及其素材的结构、模板、方法为我提供了大量的学习、资料和很多方便的学习条件,使我能够顺利地将论文撰写完成。在此,衷屯感谢两年来徐老师对我的悉也指导和帮助。同时,论文能够得W顺利完成,我还要特别感谢我的校外导师,也是我工作上的领导,董学老师,董老师为人平和,谦虚好学,在水处理工程工艺方面有着大量的理论和,实践经验,为我论文的撰写提供了大量的工艺参考和数据来源也为我平时的工作和生活提供了很多的指导和帮助。一路来指导我还要感谢、陪伴我们经历开题答辩、中期答辩的段景丽老师、杨凤林老师,、王栋老师和郑烘波老师等感谢你们在我论文的开题、撰写过程中给予的关松、建议和帮助。此外,我还要感谢同组的博±生李金花、刘欢、赵晨晨等人给予我的帮助,感谢你们帮我收集学习材料,给我耐必讲解论文使用软件,助我顺利地完成论文。、,我还要特别感谢我的家人,你们给了我无微不至的关屯最后和照顾,给予了我精!神上的支持和鼓励,谢谢大家--引) 大连理工大学硕±学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定,在校攻读学位期间工作的知巧产工大学。论文权属于大连理,允许论文被查阅和借阀学校有L权保留论文并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版,可乂将L、本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可义采用影印缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文题目:建旅舰0哀如為冰纯搞>考化孩斗。作者緣名:之日期:年巧//日^9_、.、/日导师签名.倫>日期:年月/%^'